Funkční model - Function model
V systémovém inženýrství , softwarovém inženýrství a informatice je funkční model nebo funkční model strukturovanou reprezentací funkcí ( činností , akcí , procesů , operací ) v modelovaném systému nebo předmětové oblasti.
Funkční model, podobný modelu činnosti nebo procesnímu modelu , je grafickým znázorněním podnikové funkce v definovaném rozsahu. Účelem funkčního modelu je popsat funkce a procesy, pomoci s objevováním informačních potřeb, pomoci identifikovat příležitosti a vytvořit základ pro určování nákladů na produkty a služby.
Dějiny
Funkční model v oblasti systémového inženýrství a softwarového inženýrství pochází z 50. a 60. let minulého století, ale původ funkčního modelování organizační činnosti sahá do konce 19. století.
Na konci 19. století se objevily první diagramy, které zobrazovaly obchodní činnosti, akce, procesy nebo operace, a v první polovině 20. století se objevily první strukturované metody pro dokumentování činností obchodních procesů. Jednou z těchto metod byl vývojový diagram , který Frank Gilbreth představil členům Americké společnosti strojních inženýrů (ASME) v roce 1921 s prezentací s názvem „Procesní diagramy - první kroky při hledání nejlepší cesty“. Gilbrethovy nástroje si rychle našly cestu do osnov průmyslového inženýrství .
Vznik oblasti systémového inženýrství lze vysledovat až do Bell Telephone Laboratories ve čtyřicátých letech minulého století. Potřeba identifikovat a manipulovat s vlastnostmi systému jako celku, který se v komplexních inženýrských projektech může značně lišit od součtu vlastností dílů, motivovala různá odvětví k uplatňování disciplíny. Jedním z prvních, kdo definoval funkční model v této oblasti, byl britský inženýr William Gosling . Ve své knize The design of engineering systems (1962, p. 25) uvedl:
- Aby byl funkční model použitelný, musí tedy dosáhnout dvou cílů. Musí poskytnout mechaniku popisu propustnosti schopnou zcela definovat první a poslední stavy propustnosti a možná i některé intervenující stavy. Musí také nabídnout nějaké prostředky, kterými lze jakýkoli vstup, správně popsaný v této mechanice, použít ke generování výstupu, což je stejně správný popis výstupu, jaký by skutečný systém poskytl pro příslušný vstup. Lze také poznamenat, že existují dvě další věci, které funkční model může dělat, ale které nejsou nutné pro všechny funkční modely. Takový systém tedy může, ale nemusí, popisovat propustnosti systému jinak než na vstupu a výstupu, a může také obsahovat popis operace, kterou každý prvek na propustnosti provádí, ale opět tomu tak není.
Jedním z prvních dobře definovaných funkčních modelů byl funkční blokový diagram (FFBD) vyvinutý obrannou společností TRW Incorporated v 50. letech minulého století. V šedesátých letech ji NASA využila k vizualizaci časové posloupnosti událostí ve vesmírných systémech a letových misí. Dále je široce používán v klasickém systémovém inženýrství k zobrazení pořadí provádění funkcí systému.
Témata funkčního modelování
Funkční perspektiva
V systémovém inženýrství a softwarovém inženýrství je vytvořen funkční model s perspektivou funkčního modelování . Funkční perspektiva je jednou z perspektiv možných v modelování obchodních procesů , další perspektivy jsou například behaviorální, organizační nebo informační.
Perspektiva funkčního modelování se soustředí na popis dynamického procesu . Hlavní koncept v této perspektivě modelování je proces, může to být funkce, transformace, aktivita, akce, úkol atd. Známým příkladem modelovacího jazyka využívajícího tuto perspektivu jsou diagramy toku dat .
Perspektiva používá k popisu procesu čtyři symboly, kterými jsou:
- Proces: Ilustruje transformaci ze vstupu na výstup.
- Store: Shromažďování dat nebo nějaký druh materiálu.
- Tok: Pohyb dat nebo materiálu v procesu.
- Externí entita: Externí vůči modelovanému systému, ale interaguje s ním.
Nyní s těmito symboly lze proces reprezentovat jako síť těchto symbolů. Tento rozložený proces je DFD, diagram toku dat.
V Dynamic Enterprise Modeling se dělí na kontrolní model , funkční model, procesní model a organizační model .
Funkční rozklad
Funkční rozklad se široce týká procesu řešení funkčního vztahu na jeho součásti takovým způsobem, že původní funkci lze z těchto částí rekonstruovat složením funkcí . Obecně je tento proces rozkladu prováděn buď za účelem získání vhledu do identity složek složek, nebo za účelem získání komprimované reprezentace globální funkce, což je úkol, který je uskutečnitelný pouze tehdy, když procesy, které vytvářejí součásti, mají určitou úroveň modularity .
Funkční rozklad má významnou roli v počítačovém programování , kde je hlavním cílem co největší modularizace procesů. Například systém správy knihoven může být rozdělen na modul inventáře, modul čtenáře a modul pro stanovení poplatků. V prvních desetiletích počítačového programování se to projevovalo jako „umění podprogramu“, jak to nazývali někteří prominentní praktici.
Funkční rozklad inženýrských systémů je metoda pro analýzu inženýrských systémů. Základní myšlenkou je pokusit se rozdělit systém tak, aby každý blok blokového diagramu mohl být popsán bez "a" nebo "nebo" v popisu.
Toto cvičení nutí každou část systému mít čistou funkci . Když se systém skládá z čistých funkcí, mohou být znovu použity nebo nahrazeny. Obvyklým vedlejším efektem je, že rozhraní mezi bloky se stávají jednoduchými a obecnými. Protože se rozhraní obvykle stávají jednoduchými, je snazší nahradit čistou funkci podobnou, podobnou funkcí.
Metody funkčního modelování
Funkční přístup je rozšířen ve více diagramových technikách a modelových zápisech. Tato část poskytuje přehled důležitých technik v chronologickém pořadí.
Blokové schéma funkcí
Funkční blokové schéma je blokové schéma , které popisuje funkce a vzájemné vztahy ze systému . Funkční blokový diagram může představovat:
- Funkce systému zobrazeného bloky
- Vstupní a výstupní prvky bloku na obrázku s čarami a
- Vztahy mezi funkcemi
- Funkční sekvence a cesty pro hmotu nebo signály
Blokové schéma může k zobrazení určitých vlastností použít další schematické symboly.
Specifickým funkčním blokovým diagramem je klasický funkční blokový diagram a funkční blokový diagram (FBD) používaný při návrhu programovatelných logických řadičů .
Blokové schéma funkčního toku
Funkční blokové blokové schéma (FFBD) je vícevrstvá, časově sekvenovány, krok za krokem vývojový diagram v systému ‚s funkční toku. Diagram je vyvinut v 50. letech minulého století a je široce používán v klasickém systémovém inženýrství . Blokový diagram funkčního toku se také označuje jako funkční vývojový diagram , funkční blokový diagram a funkční tok .
Funkční blokové diagramy (FFBD) obvykle definují podrobné, postupné provozní a podpůrné sekvence pro systémy , ale účinně se také používají k definování procesů při vývoji a výrobě systémů. Tyto procesy vývoje softwaru také použít FFBDs značně. V kontextu systému mohou kroky funkčního toku zahrnovat kombinace hardwaru , softwaru , personálu , zařízení a/nebo postupů.
V metodě FFBD jsou funkce organizovány a znázorněny podle jejich logického pořadí provedení. Každá funkce je zobrazena s ohledem na její logický vztah k provádění a dokončení dalších funkcí. Uzel označený názvem funkce zobrazuje každou funkci. Šipky zleva doprava ukazují pořadí provádění funkcí. Logické symboly představují sekvenční nebo paralelní provádění funkcí.
HIPO a oPO
HIPO pro výstup hierarchického vstupního procesu je populární pomůcka pro návrh a dokumentaci analýzy systémů ze 70. let 20. století pro reprezentaci modulů systému jako hierarchie a pro dokumentaci každého modulu.
Byl použit k vývoji požadavků, konstrukci návrhu a podpoře implementace expertního systému k předvedení automatizovaného setkání. Ověření pak bylo prováděno systematicky kvůli způsobu návrhu a implementace.
Celkový design systému je dokumentován pomocí HIPO grafů nebo strukturních diagramů . Strukturní graf má podobný vzhled jako organizační diagram, ale byl upraven tak, aby zobrazoval další podrobnosti. Strukturní grafy lze použít k zobrazení několika typů informací, ale nejčastěji se používají k diagramu datových struktur nebo struktur kódu.
Tabulka N 2
N 2 schéma je schéma ve tvaru matice , což představuje funkční nebo fyzického rozhraní mezi prvky systému. Používá se k systematické identifikaci, definování, vytváření tabulek, návrhu a analýze funkčních a fyzických rozhraní. Vztahuje se na systémová rozhraní a hardwarová a/nebo softwarová rozhraní.
Diagram N 2 byl široce používán k vývoji datových rozhraní, především v softwarových oblastech. Lze jej však také použít k vývoji hardwarových rozhraní. Základní graf N 2 je zobrazen na obrázku 2. Funkce systému jsou umístěny na diagonále; zbývající čtverce v matici N × N představují vstupy a výstupy rozhraní.
Strukturovaná analýza a návrhová technika
Structured Analysis and Design Technique (SADT) je metodologie softwarového inženýrství pro popis systémů jako hierarchie funkcí, diagramová notace pro konstrukci skici pro softwarovou aplikaci. Nabízí stavební bloky, které představují entity a činnosti, a řadu šipek, které se týkají polí. Tato pole a šipky mají přidruženou neformální sémantiku . SADT lze použít jako nástroj funkční analýzy daného procesu pomocí postupných úrovní podrobností. Metoda SADT umožňuje definovat potřeby uživatelů pro vývoj IT, které se používají v průmyslových informačních systémech, ale také vysvětlit a představit výrobní procesy, postupy činnosti.
SADT poskytuje specifický funkční pohled na jakýkoli podnik popisem funkcí a jejich vztahů ve společnosti. Tyto funkce splňují cíle společnosti, jako je prodej, plánování objednávek, návrh produktu, výroba dílů a řízení lidských zdrojů. SADT může znázorňovat jednoduché funkční vztahy a může odrážet vztahy dat a řízení toku mezi různými funkcemi. IDEF0 formalismu je založen na SADT, od Douglas T. Ross v roce 1985.
IDEF0
IDEF0 je metodologie modelování funkcí pro popis výrobních funkcí, která nabízí jazyk funkčního modelování pro analýzu, vývoj, přepracování a integraci informačních systémů ; podnikové procesy; nebo analýza softwarového inženýrství. Je součástí rodiny modelovacích jazyků IDEF v oblasti softwarového inženýrství a je postaven na funkčním modelovacím jazyce SADT .
Metoda IDEF0 Functional Modeling je navržena k modelování rozhodnutí, akcí a činností organizace nebo systému. Byl odvozen ze zavedené techniky strukturované analýzy a návrhu grafického modelovacího jazyka (SADT) vyvinuté Douglasem T. Rossem a SofTech, Inc. Ve své původní podobě obsahuje IDEF0 definici grafického modelovacího jazyka ( syntaxe a sémantika ) a popis komplexní metodiky pro vývoj modelů. Americké vojenské letectvo pověřilo vývojáře SADT vývojem metody funkčního modelu pro analýzu a komunikaci funkční perspektivy systému. IDEF0 by měl pomáhat při organizaci systémové analýzy a podporovat efektivní komunikaci mezi analytikem a zákazníkem prostřednictvím zjednodušených grafických zařízení.
Axiomatický design
Axiomatic design je proces hierarchického funkčního rozkladu shora dolů, který se používá jako rámec syntézy řešení pro analýzu, vývoj, přepracování a integraci produktů, informačních systémů, obchodních procesů nebo řešení softwarového inženýrství. Jeho struktura je matematicky vhodná k analýze vazeb mezi funkcemi za účelem optimalizace architektonické odolnosti potenciálních modelů funkčních řešení.
Související typy modelů
V oblasti systémového a softwarového inženýrství bylo definováno mnoho specifických funkčních a funkčních modelů a blízkých souvisejících modelů. Zde bude vysvětleno pouze několik obecných typů.
Model obchodní funkce
Business Function model (BFM) je obecný popis nebo kategorie operací prováděných běžně provádět poslání organizace. „Poskytují koncepční strukturu pro identifikaci obecných obchodních funkcí “. Může ukázat kritické obchodní procesy v kontextu funkcí obchodní oblasti. Procesy v modelu obchodní funkce musí být v souladu s procesy v modelech hodnotového řetězce. Procesy jsou skupina souvisejících obchodních činností prováděných za účelem výroby konečného produktu nebo poskytování služby. Na rozdíl od obchodních funkcí, které jsou vykonávány kontinuálně, jsou procesy charakterizovány skutečností, že mají určitý počáteční a koncový bod označený dodávkou požadovaného výstupu. Obrázek vpravo zobrazuje vztah mezi obchodními procesy, obchodními funkcemi a obchodním referenčním modelem obchodní oblasti.
Model obchodního procesu a notace
Business Process Model and Notation (BPMN) je grafické znázornění pro specifikaci obchodních procesů v pracovním toku . BPMN byl vyvinut společností Business Process Management Initiative (BPMI) a v současné době je spravován skupinou Object Management Group od sloučení obou organizací v roce 2005. Aktuální verze BPMN je 2.0.
Specifikace BPMN (Business Process Model and Notation) poskytuje grafický zápis pro specifikaci obchodních procesů v diagramu obchodního procesu (BPD). Cílem BPMN je podpora správy podnikových procesů jak pro technické uživatele, tak pro podnikové uživatele poskytnutím notace, která je pro podnikové uživatele intuitivní a přesto schopná reprezentovat komplexní sémantiku procesů. Specifikace BPMN také poskytuje mapování mezi grafikou zápisu na podkladové konstrukce prováděcích jazyků, zejména BPEL4WS .
Obchodní referenční model
Business referenční model je referenční model, soustředit se na funkčních a organizačních aspektů předmětu podnikání o o firmě , servisní organizace a vládní agentury . V podnikovém inženýrství je obchodní referenční model součástí Enterprise Architecture Framework nebo Architecture Framework , který definuje, jak organizovat strukturu a pohledy spojené s Enterprise Architecture .
Referenční model obecně je model něčeho, co ztělesňuje základní cíl nebo představa něčeho, a pak může být díval se na jako podklad pro různé účely. Obchodní referenční model je prostředek k popisu obchodních operací organizace, nezávisle na organizační struktuře, která je provádí. Vztah mezi obchodními procesy , obchodními funkcemi a obchodním referenčním modelem obchodní oblasti mohou znázorňovat i jiné typy referenčních modelů pro podnikání. Tyto referenční modely mohou být konstruovány ve vrstvách a nabízejí základ pro analýzu součástí služeb, technologie, dat a výkonu.
Model funkce operátora
Function Operator Model (OFM) je navrhována jako alternativa k tradičním analýzy úkol technik používaných lidskými faktory inženýry. Model funkce operátora se pokouší matematicky znázornit, jak by operátor mohl rozložit složitý systém na jednodušší části a koordinovat ovládací akce a konfigurace systému tak, aby bylo dosaženo přijatelného celkového výkonu systému. Model představuje základní otázky reprezentace znalostí, toku informací a rozhodování ve složitých systémech. Miller (1985) navrhuje, že síťovou strukturu lze považovat za možnou reprezentaci interního modelu systému operátora plus řídicí strukturu, která specifikuje, jak je model použit k řešení rozhodovacích problémů, které obsahují funkce ovládání operátora.
Viz také
- Funkční model sběrnice
- Modelování obchodních procesů
- Datový model
- Podnikové modelování
- Funkční softwarová architektura
- Polynomiální funkční model
- Model racionální funkce
- Vědecké modelování
- Unifikovaný Modelovací Jazyk
- Zobrazit model
Reference
Tento článek včlení materiál veřejně dostupný z webu Národního institutu pro standardy a technologie https://www.nist.gov .
Tento článek včlení materiál public domain z dokumentu Federal Aviation Administration : „Operator Function Model (OFM)“ .
